Genetyczne podłoże
odporności i oporności
na choroby

Stwierdzono istotne różnice między gatunkami w

genetycznych mechanizmach odporności nabytej,

ma to wpływ na zróżnicowaną odporność na choroby

ODPORNOŚĆ

wrodzona
nabyta

- neutrofile
- makrofagi
- komórki
naturalni
zabójcy
- komórki 

odpowiedź specyficzna
na obce białko
(antygen) :
- białka (antygeny)
MHC
- limfocyty T i B

Inicjacja odpowiedzi immunologicznej

patogen
(antygen):
- bakterie
- wirusy
- pasożyty

cząsteczka

MHC :

- klasa I

- klasa II

limfocyty :
- T- cytotoksyczne
- T- pomocnicze

Produkcja przeciwciał przez limfocyty B

The MHC Locus

Human Chromosome 6

Human Chromosome 6

5’

5’

3’

3’

Class II Class III Class I

Class II Class III Class I

Dp

Dp

Dq

Dq

Dr

Dr

21OH

21OH

Bf

Bf

TNF B C E A

TNF B C E A

LMP

LMP

TAP

TAP

C4 C2

C4 C2

Główny układ zgodności tkankowej

(MHC) człowieka HLA

Klasa II

Klasa
III

Klasa I

Geny nie należące do MHC

ok. 4 mpz

Geny nie należące do MHC

CYP21
HSP70

Klasa I

Klasa II

locus

N alleli

locus

N alleli

A

144

DRA

2

B

286

DRB

272

C

80

DQA

20

E

5

DQB

36

F

1

DPA

13

G

6

DPB

82

DMA

4

DMB

5

Liczba alleli w loci HLA

(dane z 1999)

Główny układ zgodności tkankowej

(MHC) bydła (BoLA)

Główny układ zgodności tkankowej
(MHC)

owiec

(OLA, Ovar)

Loci w obrębie MHC

u różnych gatunków zwierząt

gospodarskich

Gatu

-nek

Klasa I

Klasa II

Klasa III

Bydło

Owca

 

Świni

a

 

Koń

BoLA - A,
-B
  

OLA -A, -B

 

SLA - A,
-B, -C
  
ELA - A,
-B, -C

IIa : DQA, DQB, DRA,
DRB
IIb : DIB, DNA, DOB,
DYB, DYA, TCP1,
LMP2
 
DRA, DQA, DNA, DYA,
DMA, DRB, DQB,
DOB, DYB, DMB
 

DPB,DPA, DOB, DQB,
DQA, DRB, DRA,
TAP1, TAP2

DRA, DRB, DQA, DQB

BF, C4,
CYP21, HSP70
 
 

C4,CYP21, BF,
C2
 

  
CYP21,C4,BF,
C2
 
 
??

MHC Class I and II





1







 

 

















HLA

HLA

-

-

2

2

HLA

HLA

-

-

1

1

Membrane

Membrane

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

Cząsteczki (białka; antygeny) MHC
klasy II i I

błona
komórko
wa

MHC
II

MHC I

2 mikroglobulina kodowana przez gen spoza MHC

podjednostka

alfa

kodowana przez

gen MHC klasy II

[- - A]

podjednostka

beta

kodowana przez

gen MHC

klasy II

[- - B]

podjednostka

alfa

kodowana przez

gen MHC klasy I

Wiązanie peptydów przez cząsteczki

MHC

Cząsteczka MHC klasy I może związać około 1000 różnych peptydów,
cząsteczka klasy II może związać ponad

dwa razy więcej peptydów

klasy II

klasy I

kodowana przez gen DRB

miejsce wiązania
peptydu
kodowane przez ekson
 DRA i DRB

Główny układ zgoności tkankowej (MHC)

cząsteczka klasy II

cząsteczka DR

MHC klasa II

peptyd rozpoznawany

przez

cząsteczkę MHC

podjednost

ka



podjednost

ka 

kodowana przez gen DRA

owce >
DRB1
bydło >
DRB3

Przykłady istotnych zależności między MHC

a chorobami ludzi

Choroba

HLA Względne

ryzyko

Zesztywniające zapalenie

B27

90,1

stawów kręgosłupa

DR3

73,0

Celiakia
Zespół Reitera

B27

35,9

Podostre zapalenie tarczycy

B35

16,8

Zespól Goodpasteure’a

DR2

15,9

Zapalenie opryszczkowe skóry

DR3

15,4

Pęcherzyca

DR4

14,4

Aktywne przewlekłe zapalenie wątrobyDR3 B8

13,9

9,2 Łuszczyca pospolita

Cw6 B13

13,3

8,7 Nużliwość mięśni rzekomoporaźna

B8

12,7

Cukrzyca typu I (insulinozależna)

DR4 DR3

6,4

3,8
Reumatoidalne zapalenie stawów

DR4 Dw

5,8 4,2

Stwardnienie rozsiane

DR2 B8

4,8

4,4
Choroba Gravesa-Basedowa

DR3

3,7

B8 i DR3 zmniejszają ryzyko raka jądra i mięsaka Kaposiego

Gatunek

Choroba

Antygeny/geny MHC

związane z

 

 

 

 

 

odpornoś

cią

podatności

ą

Bydło

 
 
 
 
 
 
 

  

Koń

 

Owca

 

 Kura

mastitis

enzootyczna
białaczka
bydła
(EBL)
trypanosoma
toza
 
gruźlica

 

rak skóry

 

pasożyty

 
choroba
Mareka
mięsak
Rousa

A2
 
 
A14
DQ1A

 
 
 
  

DRB1

SY1

 
B21
B24

DRB3*1301
A16, A6,
A13
ED116
DRB3.2*23
  
DRB3.2*11
  
DRB3*1301

 

A7, A10,
A11

 

A5, W13

 
 
B19/B-F19 

Antygeny/ geny MHC a odporność na choroby

Antygeny/ geny MHC a produkcyjność

Gatunek

Cecha

 

 

 

 

 

antygen/

gen

wpływ

Bydło

mleczne

 
 
 

Bydło

mięsne

Trzoda

chlewna

Wyd. mleka

% białka
w mleku
% tłuszczu
w mleku
Przyr. masy
ciała
Przekrój
mięśnia
najdł.
grzbietu
Zaw. tł. w
tuszy
rasa WB
rasa FL
Wykorz.
paszy
rasa FL

W10
DRB3.2*8
DRB3.2*2
2
W14
DRB3.2*8
DRB3.2*8

CA40
W2
W28
H04

H04
H11
 

−
+
−
−
+
+

+
+
−
−
+
+
+
+

Antygeny/ geny MHC a cechy reprodukcyjne

Gatunek

Cecha

 

 

 

 

 

antygen/

gen

wpływ

Bydło

Trzoda

chlewna

 
 
 

Konie

Zatrzymanie

łożyska

Liczebnoś

ć

miotu:
rasa WB
landrace
Śmiertelnoś

ć

zarodków
do
35. dnia
Stopień
oźrebień
kłusaki
stępaki

DRB3.2*3
DRB3.2*1
1
DRB3.2*1
6

H19
H7

H2

A10
A10
A8
W11

−
−
−

−
−

−

+
+
−
−

Inicjacja odpowiedzi immunologicznej

patogen
(antygen):
- bakterie
- wirusy
- pasożyty

cząsteczka

MHC :

- klasa I

- klasa II

limfocyty :
- T- cytotoksyczne
- T- pomocnicze

Produkcja przeciwciał przez limfocyty B

Immunoglobuliny (przeciwciała)

wykryte w 1890 roku przez

von Behringa i Shibasaburo Kitasato

Cząsteczka przeciwciała (150 kDa)
- dwa łańcuchy ciężkie (H)
- dwa łańcuchy lekkie (L)

Susumu Tonegawa

1976 – opisał genetyczne podłoże

powstawania przeciwciał

1987 – otrzymał nagrodę Nobla

Schemat powstawania genu

przeciwciała

(łańcuch ciężki)

DNA zarodkowy

rekombinacja
i transkrypcja

pierwotny transkrypt

Łańcuch ciężki immunoglobuliny

modyfikacja mRNA

dojrzały mRNA

translacja

białko

Grupy minigenów
[segmentów]:

V – variable
D – diversity
J – joining

Schemat powstawania genu

przeciwciała

(łańcuch lekki)

DNA zarodkowy

DNA komórki B

pierwotny transkrypt

dojrzały mRNA

Łańcuch lekki immunoglobuliny

stała

zmienna

część

Składanie genów przeciwciała

podsumowanie

C - IgM

C - IgD

C - IgG

C - IgE

C - IgA

IgM

łańcuch ciężki IgM

Receptor limfocytu T

Rodzaje receptorów limfocytów T:

- receptory składające się z łańcuchów



i



- receptory składające się z łańcuchów



i



Części zmienne łańcuchów
kodowane są

przez geny V i J (łańcuchy



i



)

i przez geny V, D i J (łańcuchy



i



)

Potencjalna liczba różnych receptorów

wynosi: około 10

15

receptorów



-



i

około 10

18



-



Schemat powstawania genu receptora

limfocytu T

•Jakóbisiak i wsp.

BADANIA GENETYCZNEGO PODŁOŻA

ODPORNOŚCI NA CHOROBY

ZDEFINIOWANIE CECHY ODPORNOŚCI



OSZACOWANIE ZMIENNOŚCI GENETYCZNEJ



SPOSÓB DZIEDZICZENIA ?

POLIGENY

POJ EDYNCZY GEN

OSZACOWANIE MAPOWANIE GENU
PARAMETRÓW

GENETYCZNYCH

KLONOWANIE GENU

POSZUKIWANIE MARKERÓW

I     OPRACOWANIE TESTU          I

DIAGNOSTYCZNEGO

I STRATEGII DOSKONALENIA

Wskaźniki oporności na choroby



cechy eksterierowe fenotypowe - widoczne gołym okiem)

 ciemna obwódka wokół oczu u bydła rasy hereford

(oporność na raka oczu)

 barwne upierzenie drobiu (większa niż u drobiu białego

(oporność na choroby wirusowe)



cechy, które są określane za pomocą testów serologicznych

lub elektroforezy (biochemiczne)
 typ hemoglobiny – oporność (osobniki z hemoglobiną AA),

podatność )osobniki z hemoglobiną AB i BB) owiec na
nicienie Haemonchus contortus

 antygeny erytrocytarne B, Y, D’ i P’ częściej u bydła opornego

na białaczkę



cechy ustalane drogą badań molekularnych DNA

 geny głównego układu zgodności tkankowej

Kryteria dla cech - wskaźników oporności na choroby

 duża zmienność genetyczna i wysoka odziedziczalność

 istotna wartość ekonomiczna

(produkt nadający się do sprzedaży bądź obniżający

koszty produkcji)

 łatwa do mierzenia bez ponoszenia wysokich kosztów

Przykłady wskaźników oporności na choroby infekcyjne:

antygeny leukocytarne, koncentracja enzymów w osoczu krwi,

wydajność fagocytarna, aktywność lizozymu

Zmienność oporności na choroby
różnice rasowe, osobnicze



rodzime rasy bydła w Indii są bardziej wrażliwe

na
brucelozę niż ich mieszańce z rasami
europejskimi



w Kenii zarażenie bydła motylicą wątrobową jest

o wiele
częstsze u ras importowanych z Europy niż u ras
miejscowych

 oporność kur na bakterie Salmonella zależy od

funkcji
fagocytarnych komórek przede wszystkim
śledziony
 oporność rodzimego bydła afrykańskiego N’Dama

na
infekcję świdrowca Trypanosoma brucei brucei